操作系统课程教学目标和内容的分析与研究

杜慧平 史 洋

（武警警官学院 四川成都 610213）

摘 要：操作系统课程作为本科学历教育信息技术相关专业的一门核心基础课程。本文通过操作系统课程的教学目标三个方面分析，以及教学内容六个部分的详细分析，为操作系统课程更加合理开展教学活动提供教学依据和教学设计思路，从而进一步实现教学质量的提高。

关键词：教学目标；教学内容；教学实践

引言

本课程是理解操作系统的基本概念和主要功能，掌握常用操作系统使用和一般管理方法，具备操作系统的基本安全操作能力的一门必修考试课程，对信息技术人才培养目标具有重要支撑的作用，为从事信息技术工作奠定坚实的基础。如何让学生脱离枯燥的理论学习，同时如何能够激发学生主动学习的兴趣和不断探索的热情，这都成为当前操作系统教学中的研究内容。本文提出的操作系统教学目标分析和教学内容分析是经过在多年的教学实践中验证的，具有良好的教学效果。

一、操作系统的教学目标分析

通过本课程学习，理解操作系统的基本概念和主要功能，掌握常用操作系统的使用和一般管理方法，了解操作系统是如何组织和运作的，从资源管理的角度领会操作系统的功能和实现过程，系统科学地进行分析问题和解决问题的训练，提高运用理论知识解决实际问题的能力，包含如下三个方面的内容：

1.1 知识与技能方面

了解常见的操作系统及其区别，理解操作系统的作用及其特征，掌握操作系统的基本概念和功能知识。掌握进程的同步与互斥，进程间通信，解决死锁的处理策略，常见的调度算法，页面置换算法等，具备一定的编程能力，提高学生的动手能力。

1.2 过程与方法方面

通过理论讲授、课堂讨论、类比分析、任务驱动等系列教学活动，理解操作系统的基本概念和主要功能，通过课后实践作业，掌握常用操作系统的使用和一般管理方法，增强对操作系统管理过程的直观感受，培养学生对操作系统安全管理的能力。

1.3 情感态度与价值观方面

一方面获得必要的知识和技能，以及分析解决实际问题的能力；另一方面通过实践课程，培养严谨求实的工作作风，独立思考、团结协作、自主创新的科学精神，在今后的工作中能够自觉运用操作系统理论的知识解决问题。

二、操作系统的教学内容分析

通过对整门课程的教学内容分析，为教学活动提供教学依据和教学设计思路，教学内容主要分为如下六个部分：

2.1 操作系统概述

基本内容：操作系统的地位、目标和作用；操作系统的基本特征及主要功能；操作系统的结构设计。授课要求：教学重点是操作系统的基本特征及其主要功能，通过理论学习，对操作系统的基本特征：并发、共享、虚拟、异步，对操作系统的主要功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、接口，有一个基本的理解，在后续内容的学习中逐渐深刻理解内涵。教学难点是操作系统基本特征的理解，主要是如何抽象理解操作系统的基本特征的意义。

2.2 进程管理

基本内容：进程的基本概念，进程的描述方法、状态及其转换，进程同步与互斥的概念，实现进程同步与互斥的方法，进程通信的基本原理及其实现方法，线程的概念。授课要求：该部分是操作系统这门课的核心内容，教学重点是进程的基本概念，进程的描述方法、状态及其转换，进程同步与互斥的概念，实现进程同步与互斥的方法，进程通信的基本原理及其实现方法。教学难点是实现进程同步与互斥的方法，实现进程间通信的方法。在理论学习的基础上，通过实践课程的代码运行和相关练习题理解同步与互斥和进程间通信。

2.3 处理机调度与死锁

基本内容：处理机调度的概念，调度算法的评价准则，常见调度算法，死锁的概念，产生死锁的原因及必要条件，用银行家算法避免死锁的方法，死锁的检测与恢复方法。授课要求：该部分是操作系统这门课的核心内容，教学重点是处理机调度的概念，常见的调度算法，死锁的概念、产生死锁的原因及必要条件，银行家算法避免死锁的方法。常见的调度算法包括轮转调度算法、优先级调度算法、多对列调度算法、多级反馈队列调度算法和基于公平原则的调度算法。银行家算法避免死锁的方法主要通过资源分配表计算判断如何避免死锁。教学难点是常见的调度算法和银行家算法避免死锁的方法。调度算法种类多且抽象，不易理解。银行家算法的资源分配表数据复杂不易计算。

2.4 存储器管理

基本内容：存储器管理的基本概念，连续分区存储管理方式，分页式存储管理方式，分段式存储管理方式，段页式存储管理方式，虚拟存储管理的原理，虚拟存储管理中的各种页面置换算法。授课要求：该部分是操作系统这门课的核心内容。教学重点是存储器管理的基本概念，连续分区存储管理方式，分页式存储管理方式，分段式存储管理方式，段页式存储管理方式；虚拟存储管理的原理和各种页面置换算法。教学难点是段页式存储管理方式和虚拟存储管理中的各种页面置换算法。段页式存储管理方式的基本原理，如何利用段表和页表实现地址映射；虚拟存储管理中的各种页面置换算法种类多，需要对比记忆。

2.5 设备管理

基本内容：设备管理的基本概念，I/O 硬件，I/O 软件的概念，I/O 控制方式，设备分配原理，磁盘管理的概念，RAID概念。授课要求：教学重点是I/O控制方式，磁盘管理的概念、RAID概念。I/O控制方式包含使用轮询的可编程I/O方式、使用中断的可编程I/O方式、直接存储器访问方式、I/O通道控制方式。磁盘管理的调度算法包含FSFS、SSTF、SCAN、CSCAN、NSTEP算法，RAID的7种分级。教学难点是I/O控制方式和磁盘管理的调度算法。I/O控制方式需要通过对应的流程图对比理解。磁盘调度算法种类多，需求通过各种实例展示不同算法的优缺点。

2.6 文件管理

基本内容：文件、文件系统的概念，文件的逻辑结构，文件的物理结构，文件目录的概念，文件共享与保护的方法；授课要求：教学重点是文件的逻辑结构、文件的物理结构，文件共享与保护的方法，教学难点是文件的逻辑结构理解，通过不同逻辑结构的图例形象化理解。

三、总结

操作系统课程的教学内容相对较多，理论性非常强，学生在学习上难度比较大。本文基于多年的教学经验，将操作系统课程的教学目标和教学内容进行了较为详细的分析与研究，尤其是在教学内容的分析中提供教学重难点的分析，为后续研究操作系统的教学设计和教学方法提供了参考和依据。

参考文献

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[2] 奚科芳. 基于能力培养的操作系统原理课程教学改革[J]. 教育现代化,2020

[3] 牛芗洁 《操作系统原理》微课教学模式应用探讨[J]. 教育教学论坛,2019